第六章-第三十讲(反铁电性)

1、晶体的自发极化与铁电性质,反铁电性,反铁电体与相变,当电介质晶体的晶胞自发极化出现时，相邻晶胞的电矩同向排列,而出现铁电性，相邻晶胞的电矩反向排列，形成两组反向极化的,晶胞，在宏观上对外不显示自发极化强度，没有电滞回线，在外,场的作用下，可以使其中反向排列的电矩取向反转，于是，所有,电矩同向排列。晶体的这种性质称反铁电性,反铁电性与铁电体相同之处：晶体结构与同型的铁电体相近，温,度升高，反铁电体相变到顺电相结构，反向自发极化消失，居里,点,TO,处将出现反常，在相变温度,TC,以上，介电常数遵守居里,外斯定律，在相变温度,TC,以下变成对称性较低的反铁电相,电,滞,回,线,反铁电体,锆酸铅,P

2、bZrO,3,是有名的钙钛矿结构反铁电体,Pb,2,离子反,向有序，其偶极矩反向有序排列,原点处偶极子,1,在,r,处电场为,1,3,1,r,1,E,5,r,3,4,0,r,r,r,1,2,在,r,处置另一偶极子,2,则两个偶极子间互作用能,1,3,1,2,1,r,2,r,W,E,2,5,3,4,0,r,4,0,r,反铁电体,当,1,2,r,2,1,2,W,11,为极小值,3,4,0,r,2,当,1,反平行,2,r,2,1,2,W,11,3,4,0,r,2,为极大值,1,1,反铁电体,当,1,2,r,当,1,反平行,2,r,1,2,W,3,4,0,r,为极大值,1,2,为极小值,W,3,4,0

3、,r,1,r,2,2,1,反铁电体,两个孤立偶极子，它们平行与,r,时，两偶极子平行排,列稳定,两个孤立偶极子，它们垂直与,r,时，两偶极子反平行,排列稳定,三维晶格而言，对于简立方晶格反平行排列状态,静电作用能最低,反铁电体,反铁电晶胞,反平行偶极子晶格,A,的单位晶胞不再是原来的简立方，在垂直于,偶极子轴向，晶格周期增加了一倍，形成超晶格结构，这种超晶,格结构可看成由两个子晶格套构而成，每一个晶格偶极子平行排,列，两套子晶格作反向排列,设两个子晶格,a,和,b,晶位,a,和,b,上的离子发生反向或同向位移，晶,体的总极化强度,P,为两子晶格极化强度,P,a,和,P,b,之和，作用在晶位,a

4、,和,b,上的有效电场,E,a,和,E,b,E,a,E,S,1,P,a,S,2,P,b,E,b,E,S,1,P,b,S,2,P,a,E,为宏观平均电场,S,1,S,2,为结构系数,反铁电体,对,a,和,b,两个子晶格本身而言，结构完全相同,E,a,P,a,比例系数,E,b,P,b,S,1,P,a,S,2,P,b,E,S,2,P,a,S,1,P,b,E,反铁电体,当外场,E,0,时,P,a,和,P,b,非零条件为,S,1,S,S,2,S,1,0,P,a,S,2,P,b,S,1,1,S,1,S,2,2,S,1,S,2,1,2,I,II,P,a,P,b,P,a,P,b,1,时，两个子晶格在相同方向上产生自发极化,相当于极性晶体,2,时，两个子晶格在反方向产生自发极化，相当,于反极性晶体,反铁电体,2,时，有,2,E,S,1,S,2,P,a,P,